RS232与RS485总线的比较2

RS232与RS485总线的比较一、总述总线（Bus）是一组信号线的集合，它定义了个引线的信号、电气和机械特性，使计算机系统内部的各部件之间以及外部的各系统之间建立信号联系，从而进行数据传递和通信。也可以说它是指计算机组件间规范化的交换数据的方式，是能够为CPU、内存、输入、输出设备提供传递信息的公用通道的一种内部结构，是以一种大家都接受认可并遵循的方式为各组件提供数据传送和控制逻辑。就像它的英文翻译一样，它好比是一辆穿行在城市里的汽车，而它所承载的乘客即为数据、地址等，同时它有固定的运作标准，这些标准就是对总线的插座尺寸、引线数目、信号和时序所作的统一规定。总线种类众多，数据传输方式、信息传输性质等也各有不同，同时各个总线也在功能、性质等方面各占据不同的作用。RS-232-C与RS-485总线就是众多纷繁总线中的两种，下面我将从相同点、不同点两大方面分述两种总线的性能，针对外接端子、控制方法、机械特性、电气性能、功能特性、传输质量等等方面来做出比较，总结这几个星期学习的结果，与对未来总线设计与应用的畅想。二、相同之处（一）、所属种类：总线按不同的标准可以分为很多种类，大体可分为内部总线、外部总线。内部总线又称系统总线，它提供计算机内部各个组件传递信息的通路。比如，cpu与各寄存器之间的连接。外部总线又称通信总线，是连接计算机系统之间或计算机与其他外围设备的通路。而我们所要研究的RS-232-C与RS-485总线就归属于外部总线。（二）、传输速度及抗干扰能力等优缺点在外部总线的信息传递过程中，信息通常是通过电缆或信道上的电流或电压变化实现的。按传输线路的不同，可分为两种方式进行：并行传输和串行传输。如果一组信息在多条线上同时传递，那么这种传输方式被称作并行传输。相反，如果一组信息是通过一根传输电缆逐位传输，则它被称为串行传输。我要研究的RS-232-C与RS-485总线就属于串行传输。根据传输线路根数的不同，我们可以总结出它们各自的优点。并行传输多个数据位同时传送，其传输的高速度及高效率是串行传输所无法比拟的，多用于实时性好、时间响应好的场合。并行传送的数据宽度可以使1位到128位，但其所需数据线多，因而成本高，并行传输的距离通常小于30米，这也是限制其应用的主要因素。串行比并行传输复杂，通常与串行接口连接的设备需要将串行传输转换成并行数据才能使用。为了解决这个问题，我们可以用异步收发器（UART）来实现串并数据的转换。异步收发器要将接收的并行数据经采样转换为串行数据发出。RS-232-C与RS-485总线是按位顺序进行传递的，因此它具有很多并行传输所不具备的优点。（1）、串行传输只需要一根传输线即可，在成本上可以有一定的节约。（2）、它的传输距离长，有的可达到几公里，在长距离内串行数据传送速率会比并行数据传送速率快，同时串行通信的时钟频率很容易提高。串行线缆可以比并行线缆长，串行接口把-3到-25V的传输信号规定为逻辑“1”，把+3到+25V的传输信号规定为逻辑“0”，而并行接口把“0”表示为0V,把“1”表示为5V。因此串行接口信号的最大幅度为50V，而并行接口的最大幅度只有5V，从线缆的损耗方面来评判两种接口方式，串行接口要小于并行接口。（3）、其抗干扰能力极强，同一根电缆线的数据传输可以不受其他线路的干扰，这也是串行传输应用极广的原因之一。但凡事有利必有弊，串行通信由于其只能逐位传输，其传输速度比并行传输要慢很多。如何解决其美中不足也将成为今后的总线传递研究中的重点。三、RS232与RS485的命名、产生与发展RS232与RS485都是串行通信接口的标准。早期集成串行发送或接收器的输出信号传输为TTL电平。TTL是Transister-Transister-Logic的英文缩写，这种被称为种晶体管-晶体管逻辑电平的TTL电平信号是用来处理计算机处理器控制设备内部各部件之间数据传输通信的标准电平。它在国际上有统一的规定，通常可用二进制表示，逻辑“0”代表+5v，逻辑“1”代表0v。然而，它的数据传输速率不高，并且抗电磁干扰能力也比较差，在大多数设备通讯中TTL多路数据信号常采用排线的方式来传送，排线数量多、连接不方便，因此它不适合远距离传输。早期人们为了借助电话网进行远距离传输而发明了调制解调器（MODEM），很多年前我们拨号上网也是利于它。为了使数据终端如计算机等与调制解调器更规范地连接，电子工业协会（简称EIA）在1962年设计并发布了RS-232串行物理标准。RS-232-C是标准格式的书写，其中RS是英文“推荐标准”（Reeom-mendedstandard）的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS-232已经成为数据终端设备与数据通信设备的接口标准，其应用范围非常广泛，不仅仅在远距离传输中用到，即使在数据终端的近距离传输中也普遍应用RS-232接口。但是随着科技的发展，RS-232并不能满足人们在数据传输方面的需求。RS-232传输速率为20kb/s时，最远传输距离仅为15m，RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰。为了弥补它的不足，EIA又在1977年改进了RS-232，并命名为RS-485。RS-485相比于RS-232接口具有良好的抗噪声干扰性，它的传输距离相对较长。在20m内的信号传输，一般采用RS-232，而在几十米甚至上千米的传输过程中，一般采用RS-485，RS-485增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器发送到同一条总线上，其次它采用平衡发送和差分接受，增加了抑制共模干扰的能力，同时总线收发器灵敏度高，增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线的共模范围。RS-485用于多点传输，可以节省信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。RS-232和RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及插件、电缆或协议，因此在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议，如某一厂家建立了一套高层通信协议，并公开给其他厂家，那么他们之间就可以进行通信。四、通信接口连接（一）、RS-232连接端子EIA规定了RS-232有25脚的针状连接器，但实际只使用了21个引脚，为了简化，在这里我只列出常使用的9个信号引脚。常用25针与9针连接插头的端子分配。插头型号方向缩写符号功能9针25针12输入DCD数据信号检测23输入RXD接收数据34输出TXD发送数据45输出DTR数据信号检测56接地GND信号地67输入DSR数据设备准备好78输出RTS请求发送820输入CTS为发送清零922输入RI数据信号检测→→→→→→→→→下面按顺序具体解释一下各引脚功用：TXD(Transmitteddata)、RXD(Receiveddata)：分别发送数据和接收数据线。TXD既是终端的输出，又是调制解调器MODEM的输入；对RXD而言，则正好相反。RTS（Requesttosend）。、CTS（Cleartosend）：RTS为请求发送，而CTS为清除发送，他们涉及半双工通信。当有字符发送时，终端用RTS信号通知MODEM，当MODEM可以接受DTE的数据而向传输线发送时就用CTS信号应答终端，此时发送才可以开始。当进行全双工通信时，RTS和CTS线应保持恒定的接通电平。DTR(Dataterminalready)：此引脚为“数据终端准备好”功能，当终端一加电，该信号就有效，表明终端可用。DSR（Datasetready)：“数据通信准备好”功能，当MODEM已经接通电源，同时表明MODEM已经连接到通信线路上，而且不是出于测试方式或者断开状态。DCD(DataCarrierdectection）：此为“载波检测”功能，当远程MODEM接收到正确的载波信号时，MODEM向DTE发送信号。DTE和MODEM在传送数据之前需要先接收到DCD信号，在传播过程中DCD信号也应该保持接通不变。RI(Ringing)——：此为“振铃”功能，在自动应答MODEM中用它来知识MODEM是否正在接受一个电话振铃信号。GND：“信号地”。它是其他信号的参考点。23456782022终端23456782022调制解调器MODEN当RS-232连接两台终端设备时，他们之间的连接网络可以使用MODEM，也可不使用MOEDM信号。一般在小于50英尺时，不需要使用MODEM，两个RS-232接口可以直接互连。TXD33TXDRXD22RXDRTS77RTSCTS88CTSDSR66DSRDTR44DTRGND55GND计算机1计算机2使用MODEM信号的RS-232接口从图中可以看出，TXD与RXD交叉相连为了交换信息，RTS、CTS与DCD连接，这是用RTS信号来产生清除发送CTS和载波检测DCD信号，以满足全双工通信的逻辑控制。用类似的方式可以将DTR、DSR和RI互连，用数据终端准备好来产生数据装置准备好和振铃提示，以满足RS-232通信控制逻辑的要求。TXD33TXDRXD22RXDRTS77RTSCTS88CTSDSR66DSRDTR44DTRGND55GND计算机1计算机2不使用MODEM信号的RS-232接口虽然不接MODEM,但途中仍连接有关的MODEM信号线.INT14H需要使用与MODEM有关的信号，当没有调用INT14H并且在编程中也没有使用到与MODEM有关的信号，则可以不连接MODEM信号线。（二）、RS-485接口标准目前，RS-232是PC机与通信工业中应用范围最广的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即单端通讯。与RS-232不同，RS-485接口采用二线差分平衡传输，当采用+5V电源供电时：如果差分电压信号为-2500～-200mV时，为逻辑“0”；如果差分电压信号为+2500～+200mV时，为逻辑“1”；如果差分电压信号为-200～+200mV时，为高阻态。此外，RS-485中还有一个“使能”端，它是用来控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动处于高阻态，也成为“第三态”。为了减小RS-232的噪声，RS-485在设计师采用了差分平衡线路，即在发送端，驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出，在接收端，接收器将差分信号变为TTL电平，因此就具有抑制共模干扰能力，加上接收器使得它既有较高的灵敏度，能检测200mV的电压，数据传输可以达到千米以外。差分平衡电路图如下：上图中一根导线上的电压是另外一根导线上的电压值去翻。接收器的输入电压为这两根导线电压的差值AV-BV。由于在它的两根信号线上传递着大小相同、方向相反的电流，而噪声电压常在两根导线上同时出现，用差分平衡电路就会使其中一根导线上出现的噪声电压被另一根导线上出现的噪声电压抵消，因而可以大大地削弱噪声对信号的影响，从而在性能上改进RS-232的不足。与此同时，差分电路可以不受节点间接低电平差异的影响。在非差分电路中（也就是单端电路），多个信号功用一根接地线，在长距离传输时，不同节点接地线的电平差异可能相差好多，甚至会引起信号的误读，此时用差分电路则可以不受到接地电平差异的影响。另外，RS-485的价格比较便宜，能够方便地加载到任何工业系统中，能够比RS-232有更长的传输距离、更快的速度以及更多的节点。RS-485接口允许在多处理器之间用常规线相互通信，最多是可达到32个。RS-485的每一个节点都有唯一的几点ID编号，节点0通常分配给主设备。发送接收AAVBBV五、电气参数规定RS-232RS-485传输方式单端差分最大节点数1收1发32收1发最大传输距离15m1200m（速率100Kbit/s）最大传输速度20Kbit/s10Mbit/s（距离12m）驱动器最大输出/V156驱动器最小输出/V51.5接收器敏感度/V30.2驱动负载阻抗（Ω）3K～7Ｋ54摆率（最大值）30V/μsN/A接收器输入电压范围/V15-7～+12接收器输入门限电压3V200m